应变式传感器的应用

3.5应变式传感器3.5.1应变式力传感器被测物理量为荷重或力的应变式传感器时，统称为应变式力传感器。其主要用途是作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。应变式力传感器要求有较高的灵敏度和稳定性，当传感器在受到侧向作用力或力的作用点少量变化时，不应对输出有明显的影响。电阻应变片式荷

重传感器

荷重传感器是通过检验受力载体所受的载荷来完成对物体受力的测量的传感器装置。荷重传感器能将从载体传来的压力转化成相应的电信号，从而达到测量的目的。2、荷重传感器的分类荷重传感器按原理的不同分为：轴销式荷重传感器、压力式荷重传感器、桥式荷重传感器、滑轮式荷重传感器、轴承座式荷重传感器、拉力式荷重传感器等。荷重传感器按转换工作原理分类为电磁力式、光电式、液压式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类传感器，以电阻应变式使用最广。电阻应变式荷重传感器是基于这样一个原理弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述荷重传感器工作原理。

电阻应变片的结构丝式(绕线式)、箔式、半导体式丝式金属箔式引出线电阻丝(丝栅)基底圆柱（筒）式力传感器

图3-13圆柱（筒）式力传感器（a）柱式；（b）筒式；（c）圆柱面展开图；（d）桥路连线图

2.环式力传感器

（3-56）（3-57）

3.悬臂梁式力传感器（1）等截面梁(2)等强度梁：FR4R1FhR1、R4lR2、R3FR1、R4R2、R3hl/2l/2(c)双端固定梁R1R4b4只应变片(3)固定梁应变片在悬臂梁上的粘贴及变形C.应变式传感器应用电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。电子天平电子天平的精度可达十万分之一应用人体秤

应用吊钩秤便携式重量的自动检测--配料设备

比较重量设定原材料原理：弹簧->力->位移

->应变片->电阻应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置FR1R2R4C.应变式传感器应用应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FFC.应变式传感器应用应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF荷重传感器原理演示

荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。

C.应变式传感器应用汽车衡应用汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）冲床生产记数和生产过程监测3.5.2应变式压力传感器

应变式传感器测量压力DdP薄壁筒上贴有两片工作应变片，实心部分贴有两片温度补偿片。实心部分在筒内有压力时不产生形变。当无压力时，四片应变片组成的全桥平衡；当被测压力P进入应变筒的腔内时，圆筒发生形变，电桥失衡。圆筒外表面上的环向应变为：S型拉压传感器悬臂梁式传感器桥式传感器应变式数显扭矩扳手

可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺纹的装配扭矩。量程2~500N.m，耗电量≤10mA，有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。应用使用电阻应变式称重传感器注意事项

一、机械安装方面

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称重传感器要轻拿轻放，尤其是由合金铝制作弹性体的小容量传感器，任何冲击、跌落，对其计量性能均可能造成极大损害。对于大容量的称重传感器，一般来说，它具有较大的自重，故而要求在搬运、安装时，尽可能使用适当的起吊设备（如手拉葫芦、电动葫芦等）。

·安装传感器的底座安装面应平整、清洁，无任何油膜，胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性，一般要求高于传感器本身的强度和刚度。

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水平调整：水平调整有两个方面的内容。一是单只传感器安装底座的安装平面要用水平仪调整水平，另一方面是指多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个水平面上（用水准仪），尤其是传感器数多于三个的称重系统中，更应注意这一点，这样做的主要目的是为了使各传感器所承受的负荷基本一致。

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每种称重传感器的加载方向都是确定的，而我们使用时，一定要在此方向上加载负荷。横向力、附加的弯矩、扭矩力应尽量避免。

·尽量采用有自动定位（复位）作用的结构配件，如球形轴承、关节轴承、定位紧固器等。他们可以防止某些横向力作用在传感器上。要说明的是：有些横向力并不是机械安装引起的，如热膨胀引起的横向力，风力引起的横向力，及某些容器类衡器上的搅拌器的振动引起的横向力即不是机械安装引起的。

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某些衡器上有些必须接到秤体上的附件（如容器秤的输料管道等），我们应让他们在传感器加载主轴的方向上尽量柔软一些，以防止他们“吃掉”传感器的真实负荷合而引起误差。

·称重传感器周围应尽量设置一些“挡板”，甚至用薄金属板把传感器罩起来。这样可防止杂物玷使用电阻应变式称重传感器注意事项

污传感器及某些可动部分，而这种“沾污”往往会使可动部分运动不爽，而影响称量精度。

系统有无运动不爽现象，可以用以下方法判别。即在秤台上加或减大约千分之一额定负荷看看称重显示仪是否有反映，有反映，说明可动部分未受“沾污”。

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称重传感器虽然有一定的过载能力，但在称重系统安装过程中，仍应防止传感器的超载。要注意的是，即使是短时间的超载，也可能会造成传感器永久损坏。在安装过程中，若确有必要，可先用一个和传感器等高度的垫块代替传感器，到最后，再把传感器换上。

在正常工作时，传感器一般均应设置过载保护的机械结构件。

·若用螺杆固定传感器，要求有一定的紧固力矩，而且螺杆应有一定的旋入螺纹深度。一般而言，固定螺杆因采用高强度螺杆。

·传感器应采用铰合铜线（截面积约50mm2）形成电气旁路，以保护它们免受电焊电流或雷击造成的危害。

·传感器使用中，必须避免强烈的热辐射，尤其是单侧的强烈热辐射使用电阻应变式称重传感器注意事项

二、电气连接方面

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传感器的信号电缆，不和强电电源线或控制线并行布置（例如不要把传感器信号线和强电电源线及控制线置于同一管道内）。若它们必须并行放置，那么，它们之间的距离应保持在50CM以上，并把信号线用金属管套起来。

不管在何种情况下，电源线和控制线均应绞合起来，合程度50转／米，

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若传感器信号线需要延长，则应采用特制的密封电缆接线盒。若不用此种接线盒，而采用电缆与电缆直接